JP2815436B2 - Cooperative distributed control system - Google Patents

Cooperative distributed control system

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JP2815436B2
JP2815436B2 JP33446689A JP33446689A JP2815436B2 JP 2815436 B2 JP2815436 B2 JP 2815436B2 JP 33446689 A JP33446689 A JP 33446689A JP 33446689 A JP33446689 A JP 33446689A JP 2815436 B2 JP2815436 B2 JP 2815436B2
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control
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distributed
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plant
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浩夫 神余
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、制御装置の故障やプラント異常に対し、
プロセス情報のサンプリング時間(以下、制御周期とい
う)以内に隣接する制御装置間の協調動作により機能を
再構成して、該プラント制御の機能を維持する協調分散
制御システムに関するものである。
[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a failure of a control device or a plant abnormality.
The present invention relates to a cooperative distributed control system in which functions are reconfigured by a cooperative operation between adjacent control devices within a sampling time of process information (hereinafter, referred to as a control cycle) and a function of the plant control is maintained.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、プラント制御は該プラントを複数のサブシス
テムに分割し、それぞれのサブシステムからプロセス情
報を取得し、制御処理(以下、タスクという)を行って
いる。
Generally, in plant control, the plant is divided into a plurality of subsystems, process information is obtained from each subsystem, and control processing (hereinafter, referred to as a task) is performed.

第6図は例えば特開昭61−16646号公報に示された第
1の従来例としての分散制御システムの構成を示すブロ
ック図であり、図において、HCは各制御装置P1,P2,P3を
管理するホストコンピュータで、伝送路2により接続さ
れ、各制御装置P1,P2,P3はプラントの各プロセス情報を
取得する検出器Sと、タスクを実行した結果に従って該
プラントの制御を行う操作器Pに接続されている。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a distributed control system as a first conventional example disclosed in, for example, JP-A-61-16646. In the figure, HC controls each of the control devices P1, P2, and P3. A host computer to be managed, which is connected by a transmission line 2, and each of the control devices P1, P2, and P3 is a detector S for acquiring each process information of a plant, and an operating device P for controlling the plant in accordance with a result of executing a task. It is connected to the.

さらに、制御装置P1はプロセス情報及びタスク実行結
果(制御情報)を格納する記憶回路I11,I12を有した入
出力部I1、通常は伝送路B1と制御部C1とを接続し、制御
部C1に故障が発生すると前記伝送路B1をバイパス状態に
する切替えスイッチSW1及び信号伝送回路C11,C12を有し
タスク実行を行う制御部C1から構成されており、他の制
御装置P2,P3についても同様に構成されている。
Further, the control device P1 connects the input / output unit I1 having storage circuits I11 and I12 for storing process information and task execution results (control information), usually the transmission line B1 and the control unit C1, and connects the control unit C1 to the control unit C1. When a failure occurs, the control unit C1 includes a changeover switch SW1 that sets the transmission line B1 into a bypass state and a signal transmission circuit C11, C12 and performs a task, and the other control devices P2, P3 are similarly configured. It is configured.

また、第7図は例えば特開昭58−64502号公報に示さ
れた第2の従来例としての分散制御システムの構成を示
すブロック図であり、図において、1は伝送路2を介し
て各制御装置A,B,Cを管理するホストコンピュータで、
各制御装置A,B,Cはプラントの各プロセス情報を取得す
る検出器10A,10B,10Cと、タスクを実行した結果に従っ
て該プラントの制御を行う操作器11A,11B,11Cに接続さ
れている。さらに、制御装置Aはタスクを実行するCPU
部3A、他の制御装置B,Cあるいはホストコンピュータ1
との通信を行う通信部4A、タスク実行のためのプログラ
ム再構成部5A、前記検出器10A及び操作器11Aとのデータ
授受を行うプロセス入出力部8A、制御装置Aで実行する
タスクのプログラムをすべて格納するメモリ部6A,7A及
び通常は前記プロセス入出力部8Aと検出器10A、操作器1
1Aとを接続し、該制御装置Aが故障すると、中継信号線
12AB,12BAをバイパス状態にする切替えスイッチ9Aから
構成されており、他の制御装置B,Cも同様に構成されて
いる。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a distributed control system as a second conventional example disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-64502. In FIG. A host computer that manages control devices A, B, and C.
Each of the control devices A, B, and C is connected to detectors 10A, 10B, and 10C that acquire each process information of the plant, and operating devices 11A, 11B, and 11C that control the plant according to a result of executing a task. . Further, the control device A is a CPU that executes a task.
Unit 3A, other control devices B and C or host computer 1
A communication unit 4A that communicates with the processor, a program reconfiguration unit 5A for executing a task, a process input / output unit 8A that exchanges data with the detector 10A and the operation unit 11A, and a task program executed by the control device A. The memory units 6A and 7A for storing all the data and the process input / output unit 8A, the detector 10A, and the operating device 1
1A, and if the control device A fails, the relay signal line
It is composed of a changeover switch 9A for setting 12AB and 12BA to the bypass state, and the other control devices B and C are similarly configured.

次に第1の従来例の動作について説明する。 Next, the operation of the first conventional example will be described.

各制御装置P1,P2,P3の動作はそれぞれ同様であるの
で、ここでは制御装置P1の動作について説明する。
Since the operations of the control devices P1, P2, and P3 are the same, the operation of the control device P1 will be described here.

まず、検出器Sによりプロセス情報を取得した入出力
部I1は、該プロセス情報を記憶回路I11に格納するとと
もに、伝送路B1を介して切替えスイッチSW1に出力す
る。この切替えスイッチSW1は通常制御部C1と接続され
ており、該プロセス情報は信号伝送回路C11により制御
部C1に入力され、所定のタスクが実行される。そして、
タスクの実行が終了すると、該実行結果である制御情報
は信号伝送回路C12より出力さされる。この制御情報は
切替えスイッチSW1、伝送路B1を介して入出力部I1の記
憶回路I12に格納されるとともに、操作器Pに送られ
る。
First, the input / output unit I1 having acquired the process information by the detector S stores the process information in the storage circuit I11 and outputs the process information to the changeover switch SW1 via the transmission line B1. The changeover switch SW1 is normally connected to the control unit C1, and the process information is input to the control unit C1 by the signal transmission circuit C11 to execute a predetermined task. And
When the execution of the task is completed, the control information as the execution result is output from the signal transmission circuit C12. This control information is stored in the storage circuit I12 of the input / output unit I1 via the changeover switch SW1 and the transmission path B1, and is also sent to the operation device P.

次に例えば制御部C2が故障した場合の制御部C3の動作
について説明する。
Next, an operation of the control unit C3 when the control unit C2 fails, for example, will be described.

このとき切替えスイッチSW2は伝送路B2をバイパス状
態にして、制御部C2との接続を切離している。制御部C3
は入出力部I2にアクセスしたときに、該入出力部I2の応
答を受信することで制御部C2の故障を検出し、該入出力
部I2の記憶回路I22に格納されている制御情報(制御部C
2が異常になる直前の制御情報であり、例えば、積分定
数、比例定数、あるいは現在の積分値等で、データ量は
あまり多くはない)を受信し、この制御部C3が該故障し
た制御部C2の機能を代行してバンプレスバックアップを
開始する。
At this time, the changeover switch SW2 puts the transmission line B2 into a bypass state, and disconnects the connection with the control unit C2. Control unit C3
Detects the failure of the control unit C2 by receiving the response of the input / output unit I2 when accessing the input / output unit I2, and detects the control information (control information) stored in the storage circuit I22 of the input / output unit I2. Part C
2 is control information immediately before the abnormality, for example, an integral constant, a proportional constant, or a current integral value, and the data amount is not so large. Start bumpless backup on behalf of C2 function.

次に第2の従来例の動作について説明する。 Next, the operation of the second conventional example will be described.

各制御装置A,B,Cの動作はそれぞれ同様であるので、
ここでは制御装置Aの動作について説明する。
Since the operation of each control device A, B, C is the same,
Here, the operation of the control device A will be described.

まず、検出器10Aにより取得されたプロセス情報は切
替えスイッチ9Aを介してプロセス入出力部8Aに入力され
る。このプロセス情報を用いてメモリ部6Aに格納されて
いる制御プログラムのうち制御装置Aが担当する制御プ
ログラムを読出し、タスクをCPU部3Aで実行する。そし
て、タスクの実行が終了すると、該実行結果である制御
情報をプロセス入出力部8Aから切替えスイッチ9Aを介し
て操作器11Aに出力する。
First, the process information obtained by the detector 10A is input to the process input / output unit 8A via the changeover switch 9A. Using this process information, the control program assigned to the control device A is read out of the control programs stored in the memory 6A, and the task is executed by the CPU 3A. Then, when the execution of the task is completed, the control information as the execution result is output from the process input / output unit 8A to the operation device 11A via the changeover switch 9A.

次に例えば制御装置Bが故障した場合の制御装置Cの
動作について説明する。
Next, the operation of the control device C when the control device B fails, for example, will be described.

このとき切替えスイッチ9Bは伝送路12CB,12BCをバイ
パス状態にして、制御装置Bを切離している。制御装置
Cは検出器10B及び操作器11Bを接続収容するとともに、
該故障した制御装置Bから転送される制御プログラム及
び当該制御装置Cの制御プログラムをメモリ部6Cにより
続出し、プログラム再構成部5Cで重要な制御プログラム
を選択し、CPU部3Cでタスク実行を行うことで該故障し
た制御装置Bの本来行うべきタスクの重要なものの実行
を保証している。
At this time, the changeover switch 9B puts the transmission lines 12CB and 12BC into a bypass state and disconnects the control device B. The control device C connects and accommodates the detector 10B and the operating device 11B,
The control program transferred from the failed control device B and the control program of the control device C are successively stored in the memory unit 6C, an important control program is selected by the program reconfiguration unit 5C, and the task is executed by the CPU unit 3C. This guarantees the execution of important tasks that should be performed by the failed control device B.

[発明が解決しようとする課題] 第1の従来例の分散制御システムは以上のように構成
されているので、隣接する制御装置の機能をバックアッ
プする制御装置は、本来の機能に加えてバックアップす
る機能も担当することから負荷が増大するので、各制御
装置の処理能力は予め本来の機能に倍する余裕を与えて
おく必要がある。また、すでにバックアップ動作を行っ
ている制御装置が故障すると、該故障した2台の制御装
置のバックアップが可能な装置にすべての機能を担当さ
せることになり、当然、その制御装置はそれらの制御プ
ログラムを保持し、かつ機能を担当する動的余裕が必要
となる。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the distributed control system of the first conventional example is configured as described above, the control device that backs up the function of the adjacent control device performs backup in addition to the original function. Since the load increases because the function is also assigned, the processing capacity of each control device needs to be previously given a margin to double the original function. Further, if a control device that is already performing a backup operation fails, all the functions are assigned to a device capable of backing up the two failed control devices. And a dynamic allowance for the function is required.

また、第2の従来例の分散制御システムは以上のよう
に構成されているので、故障した制御装置の重要な機能
をバックアップする制御装置に転送して該パックアップ
する制御装置の機能を再構成する時間を含めて、制御周
期を超過しないようにする必要がある。また、バックア
ップする機能をすべての制御装置に均等に割り当てなけ
れば、重要な機能がひとつの制御装置に集中することに
なり、このとき全体的に重要な機能が選択されない可能
性もある。
Further, since the distributed control system of the second conventional example is configured as described above, the important functions of the failed control device are transferred to the backup control device and the functions of the backup control device are reconfigured. It is necessary not to exceed the control cycle, including the time to perform. If the functions to be backed up are not equally allocated to all the control devices, important functions will be concentrated on one control device, and there is a possibility that important functions are not selected as a whole.

このように、第1及び第2の従来例では特定の制御装
置への機能や負荷の集中が起こり、そのときの機能(処
理)が制御周期を満足できない可能性があるなどの課題
があった。
As described above, in the first and second conventional examples, there is a problem that a function or a load is concentrated on a specific control device, and a function (processing) at that time may not satisfy a control cycle. .

この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、制御装置の故障や対象プラントの異常といっ
た状態や環境の変化に対して、制御周期を満足しながら
制御機能あるいは負荷を隣接する制御装置間の協調動作
により全制御装置に均等に分散再構成し、プラント制御
の機能を適応維持する協調分散制御システムを得ること
を目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of adjoining a control function or a load while satisfying a control cycle with respect to a state or environment change such as a failure of a control device or an abnormality of a target plant. An object of the present invention is to obtain a cooperative distributed control system in which distributed control and reconfiguration is performed uniformly on all control devices by cooperative operation between control devices, and a function of plant control is adaptively maintained.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明に係る協調分散制御システムは、制御周期ご
とに各制御装置で、隣接する制御装置にタスク実行権を
移動させる局所的な通信を行い、負荷が同等になるよう
に機能分担を決定する分散スケジューリングを行うとと
もに、優先度の低い機能を縮退させて負荷過剰を防ぎ、
該制御周期時間内で実行タスクを終了させる自律スケジ
ューリングを行うようにしたものである。
In the distributed cooperative control system according to the present invention, each control device performs a local communication for transferring a task execution right to an adjacent control device for each control cycle, and determines a function allocation such that loads are equalized. Perform scheduling and degrade low priority functions to prevent overload,
Autonomous scheduling for terminating an execution task within the control cycle time is performed.

〔作用〕[Action]

この発明における制御装置は制御周期ごとに、分散ス
ケジューリングにより隣接する制御装置間で分担する機
能を決定し、自律スケジューリングにより特定の制御装
置での負荷過剰を防止するようにしたので、制御周期を
繰り返すたびに、負荷を分散させ、リスク分散の意味で
最適な機能分散状態とすることができる。
The control device according to the present invention determines a function to be shared between adjacent control devices by distributed scheduling for each control cycle, and prevents overload on a specific control device by autonomous scheduling, so that the control cycle is repeated. Each time, the load can be dispersed, and the optimal function distribution state can be achieved in the sense of risk distribution.

〔発明の実施例〕(Example of the invention)

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例による協調分散制御シス
テムの構成を示したブロック図であり、13は制御対象と
なるプラント、14は該プラント13のプロセス情報を取得
する検出部及び制御情報により該プラントを操作する操
作器からなる入出力部、15a,15b,15c,15d、15eはそれぞ
れ、該プラントを制御する制御装置、16は前記入出力部
14が任意のプロセス情報を授受するための伝送路、17は
制御装置間の局所的通信を行う伝送路である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a cooperative distributed control system according to an embodiment of the present invention, in which 13 is a plant to be controlled, 14 is a detection unit for acquiring process information of the plant 13 and control information. An input / output unit comprising an operating device for operating the plant, 15a, 15b, 15c, 15d, and 15e are control devices for controlling the plant, respectively, and 16 is the input / output unit.
Reference numeral 14 denotes a transmission line for transmitting and receiving arbitrary process information, and 17 denotes a transmission line for performing local communication between control devices.

次に当該システム全体の動作について第2図及び第3
図のフローチャートを用いて説明する。
Next, FIG. 2 and FIG.
This will be described with reference to the flowchart in FIG.

通常、第2図(a)のように、各制御装置15a〜15eは
局所的な通信を行い(ステップST1a,ST2a)、分散スケ
ジューリングを行って(ステップST3a)、各制御周期時
間内にタスク実行が終了するように動作している。この
とき、各制御装置は隣接する制御装置としか通信を行わ
ないので、隣接する制御装置の故障検出、故障時に隣接
する制御装置をひとつ隣の装置に切替える機能および故
障復旧時の再接続機能をそれぞれの制御装置が有する必
要がある。これらの機能を満足するために、局所的な通
信は相手のアドレスを指定してメッセージを送り、受信
側はそのデータをバッファリングしておき必要に応じて
読込む非同期型通信を基本とする。
Normally, as shown in FIG. 2A, the control devices 15a to 15e perform local communication (steps ST1a and ST2a), perform distributed scheduling (step ST3a), and execute a task within each control cycle time. Is working to end. At this time, since each control device communicates only with the adjacent control device, the failure detection of the adjacent control device, the function of switching the adjacent control device to the next device at the time of failure and the reconnection function at the time of failure recovery are provided. Each controller must have one. In order to satisfy these functions, local communication is based on asynchronous communication in which a message is sent by designating the address of the other party, and the data is buffered on the receiving side and read as needed.

仮に、第2図(b)のように、制御装置15cが故障し
たとすると、故障検出は、分散スケジューリングを隣接
する制御装置間で行う際、受信側が一定時間待っても受
信されない場合に送信側が故障したとするタイムアウト
判定法を用いる(ステップST4)。この故障を検出した
制御装置はひとつ隣の制御装置を各自が記憶するネック
ワーク接続のデータベースから捜して(ステップST
5)、さらに隣接する制御装置のアドレスを変更して
(ステップST6)、以後その制御装置を隣接する制御装
置として分散スケジューリングを行う(ステップST
7)。なお、このネットワーク接続データペースは、考
慮する多重故障に対処できる程度であればよく、全デー
タを持つ必要はない。
Assuming that the control device 15c fails as shown in FIG. 2 (b), the failure detection is performed by the transmission side when the reception side is not received even after waiting for a certain time when performing distributed scheduling between adjacent control apparatuses. A time-out determination method for determining that a failure has occurred is used (step ST4). The control device that has detected this failure searches for the next adjacent control device from the database of the network connection stored by itself (step ST).
5) Further, the address of the adjacent control device is changed (step ST6), and thereafter, the distributed scheduling is performed as the adjacent control device (step ST6).
7). It should be noted that the network connection data pace only needs to be able to cope with multiple failures to be considered, and does not need to have all data.

また、この故障した制御装置15cに隣接していた制御
装置15b,15dは、第3図(c)のように該制御装置15cが
分担していた機能と負荷をも分担することになるが、第
3図(d)のように、制御周期を重ねるにつれて分散ス
ケジューリングによる負荷分散が行われ、最終的には第
2図(e)のように、各制御装置15a,15b,15d,15eの負
荷は全体に均等な状態へと収束し安定する。
Further, the control devices 15b and 15d adjacent to the failed control device 15c also share the functions and loads that the control device 15c has shared as shown in FIG. 3 (c). As shown in FIG. 3 (d), the load is distributed by distributed scheduling as the control cycle is repeated, and finally, as shown in FIG. 2 (e), the load of each of the control devices 15a, 15b, 15d, 15e is increased. Converges to a uniform state as a whole and stabilizes.

そして、故障していた制御装置15cが復旧すると、そ
の制御装置15cは復旧したことを前述したデータベース
に記載された隣接する制御装置15b,15dに送信する(ス
テップST8a)。この隣接する制御装置が正常であれば次
の制御周期に返信があるが、故障中であれば返信がない
のでタイムアウト故障判定法により故障を検出する(ス
テップST9a)。そして隣接するひとつ向こうの制御装置
に同じメッセージを送信する(ステップST10a)。両隣
の制御装置15b,15dからの通信を得たとき、改めて復旧
した制御装置15cは両装置にメッセージを送って同期を
取り、次の制御周期から復旧した制御装置15cが分散ス
ケジューリングに参加する。
Then, when the failed control device 15c is restored, the control device 15c transmits the restoration to the adjacent control devices 15b and 15d described in the database described above (step ST8a). If the adjacent control device is normal, there is a reply in the next control cycle, but if there is a failure, there is no response, so a failure is detected by the timeout failure determination method (step ST9a). Then, the same message is transmitted to the adjacent control device beyond (step ST10a). When communication from the adjacent control devices 15b and 15d is obtained, the newly recovered control device 15c sends a message to both devices to synchronize, and the control device 15c recovered from the next control cycle participates in distributed scheduling.

制御周期ごとに分散スケジューリングを行うことは、
故障直後に一度で機能分散構成を決定するより余分に時
間を浪費するように見えるが、ある特定の制御周期だけ
負荷が急増する方式では、そのときの制御周期を満足す
るだけの処理能力を与えねばならず、かえって制御装置
が高価になる。また、この発明では隣接する制御装置と
のみ通信を行いかつ各装置が並行に動作するため、一回
の分散スケジューリングに要する時間は制御装置の数に
比例せず、短時間に行うことができる。
Performing distributed scheduling for each control cycle
Although it seems that extra time is wasted than determining the function distribution configuration at once just after a failure, the method in which the load suddenly increases only for a specific control cycle provides sufficient processing capacity to satisfy the control cycle at that time. Must be performed, which makes the control device expensive. Further, in the present invention, since only communication is performed with adjacent control devices and each device operates in parallel, the time required for one distributed scheduling can be shortened without being proportional to the number of control devices.

次に分散スケジューリングの動作について第4図のフ
ローチャートを用いて説明する。
Next, the operation of distributed scheduling will be described with reference to the flowchart of FIG.

分散スケジューリングは隣接するふたつの制御装置間
で行われ、それが全ての制御装置で並行して行われる。
図中右側の制御装置に現在分担している機能と負荷を送
信する。受信は送信に優先する割り込み処理となってい
るので、図中左側の制御装置からの送信は自分が送信中
でも可能である(ステップST11)。次に、左側の制御装
置と自己負荷を比較して、その差がある閾値を越えると
機能分担を変更し負荷の差が閾値を下回るまで繰り返し
(ステップST12)、機能分担を決定する(ステップST1
3)。決定した機能分担を左側に送信し、右側とのスケ
ジューリング結果を右側から割り込み受信する(ステッ
プST14)。
Distributed scheduling is performed between two adjacent controllers, which are performed in parallel on all controllers.
The function and load currently assigned are transmitted to the control device on the right side in the figure. Reception is interrupt processing prior to transmission, so transmission from the control device on the left side in the figure is possible even during transmission by itself (step ST11). Next, the self-load is compared with the control device on the left side, and when the difference exceeds a certain threshold, the function allocation is changed, and the process is repeated until the difference in load falls below the threshold (step ST12), and the function allocation is determined (step ST1).
3). The determined function allocation is transmitted to the left side, and the scheduling result with the right side is interrupted from the right side (step ST14).

この動作はすべての制御装置で同一であり、どの制御
装置が故障しても動作を変更することなく隣接する制御
装置と接続するだけで正常に動作する。
This operation is the same for all the control devices, and even if any control device fails, the operation can be performed normally only by connecting to the adjacent control device without changing the operation.

以上の例は左装置から送信し右装置から返信するが、
逆向きに行ってもよい。
The above example is transmitted from the left device and returned from the right device,
You may go in the opposite direction.

このことは、前述した制御装置15cが故障した場合
に、先のネットワーク再接続機能により該故障した制御
装置15cを切離して制御装置15b,15dをそれぞれ隣接させ
ても、故障復旧時の場合にも同様である。
This means that when the control device 15c described above breaks down, even if the control device 15c is disconnected by the previous network reconnection function and the control devices 15b and 15d are adjacent to each other, even when the failure is recovered. The same is true.

また、すべての制御装置の動作が同一であるから、ど
の制御装置から処理を行ってもよく、これから全ての制
御装置は各自並行して分散スケジューリングを行うこと
ができ、制御装置全体の同期は制御周期で行われるプロ
セス情報の授受により保証されるが、局所的には分散ス
ケジューリングの受信待ちで同期をとることもできる。
In addition, since the operation of all the control devices is the same, the process may be performed from any control device. From this, all the control devices can perform distributed scheduling in parallel with each other, and the synchronization of the entire control device is controlled by the control device. Although it is guaranteed by the transmission and reception of process information performed periodically, it is also possible to synchronize locally by waiting for reception of distributed scheduling.

また、この分散スケジューリングでは、ある機能がシ
ステム上で消失したり二重に処理されたりしないことを
保証するため、制御装置間でタスク実行権を移動しタス
ク実行権を有するときそのタスクを実行して、タスクの
唯一性を保証している。
In this distributed scheduling, in order to guarantee that a certain function is not lost or duplicated in the system, the task execution right is moved between the control devices, and the task is executed when the user has the task execution right. And guarantees the uniqueness of the task.

制御装置は現在有するタスク実行権を二分割し、その
うち半分を右側に送信する。そして残る実行権を左側か
ら得た実行権をもとに前述した分散スケジューリングを
行い(ステップST11〜ST13)、結果のタスク実行権を左
側の制御装置に送信し右側の制御装置から受信する(ス
テップST14)。左側のスケジューリングで自分が担当す
ることになった結果と、右側から得た結果を統合したタ
スク実行権に従い(ステップST15)、タスクを実行する
(ステップST16)。
The control device divides the current task execution right into two, and transmits half of the right to the right. Then, the above-mentioned distributed scheduling is performed based on the execution rights obtained from the left side (steps ST11 to ST13), and the resulting task execution right is transmitted to the left control device and received from the right control device (step ST11). ST14). The task is executed (step ST16) according to the task execution right obtained by integrating the result assigned to the user by the scheduling on the left and the result obtained from the right (step ST15).

故障した制御装置のバックアップを行うには、該故障
した制御装置が担当していたために失われたタスク実行
権を、故障した制御装置の両隣の制御で復活させればよ
い。
In order to back up the failed control device, the task execution right lost due to the responsibility of the failed control device may be restored by the control on both sides of the failed control device.

まず、分散スケジューリングの結果を左側の制御装置
に送信する際、自分が担当するタスクをバックアップ情
報として送信する。すなわち、分散スケジューリングが
終わったときに分散スケジューリングを行ったふたつの
(隣接する)制御装置は、相互に相手が故障時のバック
アップすべきタスクを知ることになる。
First, when transmitting the result of the distributed scheduling to the control device on the left side, the task in charge of itself is transmitted as backup information. That is, when the distributed scheduling is completed, the two (adjacent) control devices that have performed the distributed scheduling mutually know each other a task to be backed up when a failure occurs.

しかし、分散スケジューリングはタスク実行権の移動
により管理されるので、左右の制御装置に同じタスクの
バックアップ情報が送られることはなく、例えば、制御
装置15cが故障して、その左右の制御装置15b,15dが前述
した分散スケジューリングで得たバックアップ情報に基
き、該故障した制御装置15cが分担していたために失わ
れたタスク実行権を復活させる。
However, since the distributed scheduling is managed by the transfer of the task execution right, the backup information of the same task is not sent to the left and right control devices.For example, the control device 15c fails and the left and right control devices 15b, Based on the backup information obtained by the above-described distributed scheduling, the task 15d restores the task execution right lost due to the sharing of the failed control device 15c.

次に自律スケジューリングの動作について第5図のフ
ローチャートを用いて説明する。
Next, the operation of autonomous scheduling will be described with reference to the flowchart of FIG.

この発明では、制御同期ごとに、局所的な通信を行
い、隣接する制御装置間で機能分担する分散スケジュー
リングを行うことで、負荷を拡散させているが、負荷分
散が十分に進んでいない場合に故障が発生すると、隣接
する制御装置の処理余裕が足りない場合が起こりうる。
この欠点を解決するために、分散スケジューリングによ
り機能分担した後、各制御装置で独立にタスク実行モー
ドの決定する自律スケジューリングを行う。
In the present invention, the load is spread by performing local communication for each control synchronization and performing distributed scheduling in which functions are shared between adjacent control devices, but when the load distribution is not sufficiently advanced. When a failure occurs, there may be a case where the processing margin of the adjacent control device is insufficient.
In order to solve this drawback, after sharing functions by distributed scheduling, each control device performs autonomous scheduling in which the task execution mode is determined independently.

また、タスク実行権を持つタスク処理時間と分散スケ
ジューリングおよびプロセス情報の授受にかかる時間の
合計を求め(ステップST17)、制御周期の時間と比較し
て、制御周期の方が短ければ優先度の低いタスクから簡
易モードとする。全てのタスクが簡易モードになっても
処理時間合計が制御周期時間を越えていると、優先度の
低いタスクから休止モードに切替えて、タスク処理時間
が制御周期時間を下回るまで繰り返す(ステップST19〜
ST20)。そして、休止モードでないタスクのみを実行す
る(ステップST21)。
Also, the total of the task processing time having the task execution right and the time required for the distributed scheduling and the transfer of the process information is obtained (step ST17). If the control cycle is shorter than the control cycle time, the priority is lower. Change from task to simple mode. If the total processing time exceeds the control cycle time even when all the tasks are in the simple mode, the task is switched from the low priority task to the sleep mode and the task processing time is repeated until the task processing time falls below the control cycle time (steps ST19 to ST19).
ST20). Then, only the tasks that are not in the sleep mode are executed (step ST21).

ここで、実行モードとは、制御周期ごとにタスクを実
行するモードで、簡易モードとは、例えばプロセス情報
のサンプリングを一回おきにしてタスクの実行間隔を長
くするモードであり、優先度の低いプラント監視や制御
であれば、全体の機能維持への影響は少ない。また、休
止モードとは、タスクの実行を行わないモードである。
Here, the execution mode is a mode in which the task is executed in each control cycle, and the simple mode is a mode in which, for example, the process information is sampled every other time to increase the task execution interval, and the priority is low. In the case of plant monitoring and control, there is little effect on maintaining the overall functions. The sleep mode is a mode in which a task is not executed.

制御装置の記憶容量の制限などの理由で簡易モードを
設定できない場合は正規モードと休止モードで自律スケ
ジューリングを行う方式を採用する。
If the simple mode cannot be set due to the limitation of the storage capacity of the control device, a method of performing autonomous scheduling in the normal mode and the sleep mode is adopted.

この自律スケジューリングにより、続けて多重故障が
発生したときなど一次的に負荷が集中した場合でも優先
度の高い機能が選択的に実行されるため、全体の主要機
能は可能な限り維持される。しかも、局所的な負荷増大
のために機能縮退が起きた場合でも、前述した分散スケ
ジューリングにより負荷が全体に分散されて機能縮退は
解消される。
With this autonomous scheduling, even when the load is temporarily concentrated, such as when multiple failures occur successively, the functions with high priority are selectively executed, so that the entire main functions are maintained as much as possible. In addition, even when the function degradation occurs due to a local load increase, the load is distributed throughout by the above-described distributed scheduling, and the function degradation is resolved.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のようにこの発明によれば、制御周期ごとに各制
御装置で、隣接する制御装置にタスク実行権を移動させ
る局所的な通信を行い、負荷が同等になるように機能分
担を決定する分散スケジューリングを行うとともに、優
先度の低い機能を縮退させて負荷過剰を防ぎ、該制御周
期時間内に実行タスクを終了させる自律スケジューリン
グを行うようにしたので、待機冗長系を各制御装置ごと
に用意する必要がなく、また、多重故障に対しても耐故
障性を向上させる協調分散制御システムが得られるとい
う効果がある。
As described above, according to the present invention, each control device performs local communication for transferring a task execution right to an adjacent control device for each control cycle, and determines the distribution of functions so that the loads become equal. In addition to performing the scheduling, the low-priority functions are degenerated to prevent overload, and the autonomous scheduling for ending the execution task within the control cycle time is performed. Therefore, a standby redundant system is prepared for each control device. There is no need to provide a cooperative distributed control system that improves fault tolerance against multiple faults.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例による協調分散制御システ
ムの構成を示すブロック図、第2図はこの発明の一実施
例による協調分散システムの故障時動作を説明する図、
第3図はこの発明の一実施例による協調分散制御システ
ムの動作を説明するフローチャート、第4図はこの発明
における各制御装置の分散スケジューリングの動作を説
明するフローチャート、第5図はこの発明における各制
御装置の自律スケジューリングの動作を説明するフロー
チャート、第6図は第1の従来例としての分散制御シス
テムの構成を示すブロック図、第7図は第2の従来例と
しての分散制御システムの構成を示すブロック図であ
る。 図において、13はプラント、14は入出力部、15a〜15eは
制御装置である。 なお、図中、同一符合は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a cooperative distributed control system according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the failure operation of the cooperative distributed system according to one embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the cooperative distributed control system according to one embodiment of the present invention, FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of distributed scheduling of each control device in the present invention, and FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a first conventional example of a distributed control system, and FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a second conventional example of a distributed control system. FIG. In the figure, 13 is a plant, 14 is an input / output unit, and 15a to 15e are control devices. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】プラントに接し、検出器及び操作器の制御
情報を集積する入出力部と、このプラントを制御する複
数の制御装置と、このプラントの運転員と接する運転制
御盤とを有し、故障制御装置の機能を他の制御装置に割
合てて、該プラント制御の機能を維持する分散制御シス
テムにおいて、前記各制御装置は、制御周期ごとに、隣
接する制御装置間でタスク実行権を移動させる局所的な
通信を行い、負荷が同等になるように機能分担を決定す
る分散スケジューリングを行うとともに、優先度の低い
機能を縮退させて負荷過剰を防ぎ、該制御周期時間内に
実行タスクを終了させる自律スケジューリングを行うこ
とを特徴とする協調分散制御システム。
An input / output unit which contacts a plant and accumulates control information of a detector and an operating device, a plurality of control devices for controlling the plant, and an operation control panel which contacts an operator of the plant. In a distributed control system that maintains the function of the plant control by comparing the function of the failure control device to that of another control device, each control device has a task execution right between adjacent control devices for each control cycle. Perform local communication to move, perform distributed scheduling to determine function sharing so that the load becomes equal, degrade low-priority functions to prevent overload, and execute tasks within the control cycle time. A cooperative distributed control system characterized by performing autonomous scheduling for termination.
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